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中国将建一座太空太阳能发电站 电量输送到地球

文章来源: KE科日光伏网       发布时间:2019-03-14

3月13日消息,據國外媒體報道,隨著綠色能源革命在全世界的加速發展,太陽能發電已成爲衆人所熟悉的景象。而中國正在將太陽能發電提升到一個全新的水平。中國宣布,計劃在2050年前將一座太陽能發電站送入地球軌道,這一壯舉將使其成爲首個利用太空太陽能並將其傳輸回地面的國家。


鑒于太陽一直存在于太空中,太空太陽能發電被視爲最爲可靠的可再生能源。

中国将建一座太空太阳能发电站 电量输送到地球

“你不必应对昼夜周期,你不必应付云层或季节变化,所以相比于现有的地面太阳能,你有8到9倍的能源可用,”加州理工学院电气工程系教授阿里*哈吉米利(Ali Hajimiri)如是指出。其也是该太空太阳能项目负责人。


當然,開發捕獲和傳輸太陽能所需的硬件設備,以及將該系統發射到太空不僅困難重重且非常昂貴。但中國正在大步前進,據報道中國正在西南部城市重慶建設一個試驗設施,從而研究將太陽能從軌道傳輸會地面的最佳方式。


利用太空太陽能作爲可靠可再生能源的想法並不是什麽新鮮事。這一概念最早出現在上世紀70年代,但相關研究進展並不大,很大程度上是因爲人們普遍認爲技術要求過于複雜。但隨著無線傳輸技術的進步以及光伏電池設計和能量轉換效率的提高,這種情況似乎正在發生改變。

中国将建一座太空太阳能发电站 电量输送到地球

“我们现在看到了一些复苏迹象,这可能是因为有了新技术,实现这一目标的基础已经存在,”物理学家约翰*曼金斯(John Mankins)表示。


據曼金斯說,人口增長可能是推動人們對太空太陽能重新點燃興趣的另一個因素。到2050年,世界人口預計將增長至90億,專家們說,太空太陽能可能會成爲滿足全球能源需求的一個關鍵途徑,尤其是在日本、北歐和世界其他光照不太充足的地區。

中国将建一座太空太阳能发电站 电量输送到地球

他說:“展望未來50年,能源需求將是巨大的。“如果你能在陽光普照的地方收獲太陽能,並在不幹擾地球的前提下將其傳輸出去——當然你還需要以一個負擔得起的價格做到這一切——那麽你就贏了。”


讓其成爲現實


中國實驗的細節尚未公布,但曼金斯表示,在太空利用太陽能的一種方法是發射數萬顆“太陽能衛星”,這些衛星將彼此聯系起來,形成一個巨大的錐形結構,在地球上空約2.2萬英裏的軌道上運行。


這些衛星將用太陽能電池板也就是光伏板覆蓋,光伏板將陽光轉化爲電能,電能將被衛星轉化爲微波,並無線發送到地面接收器,比如說一種直徑可達4英裏的巨型鐵絲網。這些地面接收設備可以安裝在湖泊、沙漠或農田上。


曼金斯估計,這樣一個太陽能設施可以源源不斷地産生2000千兆瓦的電力。相比之下,最大的地面太陽能發電場只能産生大約1.8千兆瓦。

這聽起來似乎很有希望。但專家警告說,仍然有很多障礙需要克服,其中包括目前需要找到一種減輕太陽能電池板重量的方法。


加州理工学院科学家特里*格杜托斯(Terry Gdoutos)说:“目前最先进的光电技术的转换效率可能是30%。”格杜托斯与哈吉米利一起从事太空太阳能研究,“最大的挑战是在不牺牲效率的前提下降低太阳能发电板的质量。”

中国将建一座太空太阳能发电站 电量输送到地球

加州理工學院研究團隊最近制造一對超輕光伏板模型,證明它們可以收集並無線傳輸10千兆赫的電能。格杜托斯指出,這些模型成功完成了太陽能發電衛星在太空中需要完成的所有功能,他和同事們現在正在探索進一步減輕太陽能發電板重量的方法。


未來道路


目前中國還沒有透露將在太空太陽能發電場建設上投入多少資金。曼金斯說,即使是爲了驗證各種技術的小規模試驗,也可能至少要花費1.5億美元。


盡管價格高昂,曼金斯仍然是太空太陽能發電的堅定擁護者。


他說:“地面太陽能是一種奇妙的東西,我們將永遠擁有地面太陽能。”“在很多地方,屋頂太陽能棒極了,但世界上很多地方都不像亞利桑那州。數百萬人生活在大型地面太陽能電池陣列産出並不經濟的地方。”


曼金斯對該領域的最新進展表示歡迎,並表示他熱切希望追隨中國的新舉措。“中國的研究興趣真的很驚人,”他說。“15年前,他們在這個領域完全不存在。現在他們正處于強有力的領導地位。”


太空太陽能電站是基于太空太陽能發電技術發展起來的。利用衛星在太空中把太陽能聚集起來,然後把能量集中射向地面,再轉變成電能供人類使用。太空中的陽光強度要比地面大5-10倍。太空太陽能發電技術可提供恒定而沒有汙染的能量,這與地面上斷斷續續、受雲層遮蓋影響較大的太陽能利用方式有很大區別,而且不會像燃料電廠那樣排放汙染物,也不會像核電站那樣産生放射性廢料。太空太陽能發電技術之所以能成爲一項革命性技術,就在于這種技術所改變的將是能源的整體格局。


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